بسته‌های موج فضازمان؛ خلق کلاس جدید لیزر که قوانین فیزیک را زیرسوال می‌برد

دانشمندان موفق به ایجاد کلاس جدیدی از پرتو لیزر شده‌اند که ظاهرا قوانین فیزیک نور را نقض می‌کند. این کلاس جدید که «بسته‌های موج فضازمان» نام دارد، از قوانین متفاوت شکست نور پیروی می‌کند و می‌تواند منجر به ایجاد فناوری‌های ارتباطی جدید شود.

نور با سرعت‌های متفاوتی از میان مواد مختلف عبور می‌کند و سرعت آن در مواد متراکم، کم می‌شود. این یک پدیده است که در یک آزمایش ساده نیز می‌توان آن را مشاهده کرد: اگر یک قاشق را درون یک لیوان آب قرار دهید، قاشق از سطح آب به صورت شکسته نشان داده می‌شود که دلیل آن، سرعت کمتر نور در آب نسبت به هوا است و پرتوهای نور با ورود به آب خم می‌شوند. چنین پدیده‌ای به «قانون اسنل» معروف است.

اخیرا دانشمندان موفق به خلق کلاس جدیدی از لیزر شده‌اند که از قوانین پایه فیزیک نور پیروی نمی‌کند که علاوه بر قانون اسنل، شامل «اصل فرما» نیز می‌شود. این اصل بیان می‌کند که نور همیشه کوتاهترین مسیر ممکن را انتخاب می‌کند. «ایمان ابورادی»، محقق اصلی این مقاله اعلام کرده:

«بسته‌ موج فضازمان را می‌توان به گونه‌ای مرتب کرد که به روش معمول رفتار کند و سرعت آن تغییر نکند یا اینکه سرعت آن در مواد متراکم‌تر افزایش پیدا کند. بدین ترتیب، این پالس‌های نور می‌توانند به صورت همزمان به نقاط مختلفی در فضا برسند.»

چنین دستاوردی تاثیر زیادی در فناوری‌های ارتباطی نور خواهد داشت. تیم این پژوهش از هواپیمای ارسال‌کننده پیام‌های رمزگذاری شده به دو زیردریایی در عمق یکسان اما فاصله متفاوت استفاده کرده است. در حالت عادی پیام به زیردریایی نزدیکتر، زودتر می‌رسد اما با بسته‌های موج فضازمان، پالس‌ها به صورت همزمان به هردو زیردریایی می‌رسند.

در حالی که چنین پدیده‌ای می‌تواند به معنای نقض برخی قوانین اصلی و پایه فیزیک باشد، تیم این مقاله عنوان کرده که این کلاس از لیزر همچنان از «نسبیت خاص» پیروی می‌کند. علت چنین کاری، عدم دستکاری نوسانات امواج نوری است و این تیم بجای چنین کاری، سرعت پالس‌های نوری را کنترل کرده‌اند.

پژوهشگران برای دستیابی به هدف خود، از دستگاهی به نام «مدولاتور فضایی نوری» استفاده کردند که انرژی هر پالس نوری برای درهم تنیدن خواص آن در فضا و زمان، دوباره سازماندهی می‌کند. این مقاله در ژورنال «Nature Photonics» به چاپ رسیده است.